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arXiv 2201.038282022-01-11astro-ph.HE

考虑热传导和各向异性压力的热吸积流的自相似解

Self-similar Solution of Hot Accretion Flow with Thermal Conduction and Anisotropic Pressure

Amin Mosallanezhad, Fatemeh Zahra Zeraatgari, Liquan Mei, De-Fu Bu

备注：: 13 pages, 6 figures, accepted for publication in ApJ
DOI：: 10.3847/1538-4357/ac4513

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摘要：

通过求解轴对称的稳态磁流体动力学方程，我们研究了各向异性热传导、各向异性压力和磁场强度对黑洞周围热吸积流的影响。各向异性压力被认为是在具有极低质量吸积率的热吸积流中弱碰撞等离子体中传输角动量的机制。然而，各向异性压力并不广泛影响角动量的传输，它导致风区的收缩。结果表明，磁场的强度可以帮助坡印亭能通量克服动能通量。这一结果可能适用于理解银河系中心Sgr A* 和M87星系的热吸积流。

英文摘要：

We explore the effects of anisotropic thermal conduction, anisotropic pressure, and magnetic field strength on the hot accretion flows around black holes by solving the axisymmetric, steady-state magnetohydrodynamic equations. The anisotropic pressure is known as a mechanism for transporting angular momentum in weakly collisional plasmas in hot accretion flows with extremely low mass accretion rates. However, anisotropic pressure does not extensively impact the transport of the angular momentum, it leads to shrinkage of the wind region. Our results show that the strength of the magnetic field can help the Poynting energy flux overcomes the kinetic energy flux. This result may be applicable to understand the hot accretion flow in the Galactic Center Sgr A* and M87 galaxy.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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2021-01-20astro-ph.HE

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2017-10-16astro-ph.COastro-ph.GAastro-ph.HE

各向异性导热星系团中的冷锋和气体晃动

Cold Fronts and Gas Sloshing in Galaxy Clusters with Anisotropic Thermal Conduction

集群冷却核心中的冷锋应该通过热传导在短时间内消除，除非受到平行于前表面的磁场的保护，抑制垂直于锋面的传导。我们提出的MHD模拟冷锋形成的核心的星系团的各向异性热传导，探索一个参数空间的传导强度平行和垂直的场线。包括传导对核心和冷锋的温度有很大的影响。尽管磁场线平行于前表面悬垂，但穿过前表面的温度跳跃仍然减小。场的几何形状使得前表面下方的冷气体可以通过沿着垂直于晃动运动平面的方向和沿着未完全覆盖的前部部分的场线连接到外部的较热区域。这导致在Gyr的时间尺度上，在前沿以下的这种气体被加热，但是密度和温度跳跃的尖锐性仍然可以被保留。通过改变前沿以下的密度分布，传导可以间接地帮助抑制开尔文-亥姆霍兹不稳定性。如果沿场线的传导是未抑制的，我们发现，在观察集群中看到的X射线发射的特征急剧跳跃不会形成。这表明，在热集群中的尖锐冷锋的存在下，可以用来放置在ICM的{ \it散装}的传导上限。最后，晃动和各向异性热传导的组合可以导致比单独的任一过程更大的热通量到核心。虽然仍然不足以防止冷核心的非常中心（$r \sim$ 5 kpc）区域中的冷却灾难，但它显著减少了在这些半径之外积聚的冷气体的质量。

2012-11-11astro-ph.COastro-ph.HE

热传导在磁化粘阻型ADAF中的作用

The role of thermal conduction in magnetized viscous-resistive ADAFs

对围绕着Sgr A* 和其他几个附近星系核的热气体的观测表明，电子和质子的平均自由程与气体俘获半径相当。因此，热吸积流可能在弱碰撞条件下进行。因此，离子的热传导在吸积机制中实现的热的传递中具有相当大的贡献。研究了存在热传导的二维平流吸积盘在中心吸积体极向磁场中的运动。我们发现自相似的解决方案的轴对称，旋转，稳定，粘阻，磁化吸积流。能量耗散的主要机制被认为是湍流粘性和磁扩散率由于中央吸积体的磁场。我们发现，ADAF的全球结构是敏感的粘度，平流和热传导参数。讨论了吸积流的径向流、角速度和密度随平流、热传导和粘性参数的变化。

2009-08-03astro-ph.HE

各向异性热传导与星系团中的冷却流问题

Anisotropic Thermal Conduction and the Cooling Flow Problem in Galaxy Clusters

我们研究了长期存在的冷却流问题在星系团与孤立的星系团的三维MHD模拟，包括辐射冷却和各向异性热传导沿磁场线。团内介质（ICM）的中心区域可以有大约2亿年或更短的冷却时间尺度-为了防止冷却灾难，ICM必须通过某种机制加热，例如AGN反馈或来自大半径热库的热传导。星系团的核心是线性不稳定的热流驱动的浮力不稳定性（HBI），这显着改变了集团核心的热力学。HBI是一种对流、浮力驱动的不稳定性，它将磁场重新排列为优先垂直于温度梯度。对于广泛的参数范围内，我们的模拟表明，在存在的HBI，有效的径向热导率降低到小于10%的完整的斯皮策传导率。随着传导加热的抑制，冷却灾难发生的时间尺度相当于集群的中央冷却时间。因此，热传导本身不太可能稳定具有低中心熵和短中心冷却时间尺度的团簇。高中心熵的星系团有足够长的冷却时间，传导可以帮助避免宇宙学上有趣的时间尺度的冷却灾难。

2009-05-27astro-ph.COastro-ph.HE

星系团冷核中冷却、AGN反馈和各向异性传导的相互作用

Interplay among Cooling, AGN Feedback and Anisotropic Conduction in the Cool Cores of Galaxy Clusters

来自活动星系核的反馈是解决星系团冷却流问题最有希望的加热机制之一。然而，热传导的作用仍然不清楚。以前的研究表明，在集群冷却核心（CC）的各向异性热传导可以驱动热通量驱动的浮力不稳定性（HBI），重新定向的磁场线在方位角方向和隔离的核心从外围的传导加热。然而，AGN如何与HBI相互作用仍然是未知的。为了理解这些相互交织的过程，我们进行了第一个3D磁流体动力学（MHD）模拟孤立的CC集群，包括各向异性传导，辐射冷却，活动星系核反馈。我们发现：（1）对于团簇中的实际磁场强度，磁张力可以抑制HBI不稳定模式的显著部分，因此HBI被完全抑制或显著受损，这取决于未知的磁场相干长度。(2)由活动星系核喷流驱动的湍流可以有效地使磁场线随机化，并使电导率维持在约1/3的斯皮策值;然而，活动星系核驱动的湍流不是体积填充的。(3)在英仙座星系团中，核心内的传导加热可能会导致约10%的辐射损失，而对于英仙座质量两倍的星系团，辐射损失高达约50%。(4)热传导对活动星系核活动和最热星系团的ICM性质有着不同的影响，未来的观测可能会发现这些影响，以限制星系团的传导水平。文中还讨论了冷气体的分布及其意义。

2016-01-11astro-ph.GAastro-ph.HE

考虑热传导的粘性和电阻性ADAF的自相似解

Self-similar solutions of viscous and resistive ADAFs with thermal conduction

本文研究了热传导对粘性和阻力对流主导吸积流结构的影响。热传导对热吸积流的重要性被围绕着Sgr A $^*$和其他几个附近星系核的热气体的观测所证实。在本研究中，热传导是由它的饱和形式来研究的，因为它适合于弱碰撞系统。假设粘性和磁扩散率是由于流动中的湍流和耗散。粘性也是由于角动量传输。这里，磁扩散率和运动粘度不是恒定的，并且随位置而变化，并且$α$ -处方用于它们。用定常自相似方法求解了系统的控制方程。结果表明，径向速度是高度亚音速和旋转速度的行为亚开普勒。对于热传导系数的特定值，旋转速度变为零。该电导率的量强烈地依赖于磁压分数、磁普朗特数和粘度参数。通过热传导与其他能量机制的能量传输的比较表明，热传导可以是电阻和磁化ADAF中的重要能量机制。非理想磁流体动力学（MHD）模拟证实了这一属性。

2011-12-12astro-ph.HE

通过密度微扰约束热ICM中的turbulence和传导

Constraining turbulence and conduction in the hot ICM through density perturbations

使用3D高分辨率的流体动力学模拟，跟踪电子和离子，我们研究了湍流和传导的影响，在热的团内介质。我们展示了如何的气体密度扰动的功率谱可以准确地约束这两个过程。当A（k）_max = 0.25 M时，密度扰动的特征振幅与湍流强度（即三维马赫数）呈线性关系。A（k）的斜率反过来反映了传导水平。在非导电介质中，亚音速搅拌运动平流密度与类似的近Kolmogorov级联。增加传导（通过磁抑制f = 0.001-1）逐渐陡峭的频谱向汉堡样制度。湍流普朗特数定义了流动的动力学相似性;在Pt < 100的尺度下，频谱出现显著衰减。对于高度抑制的传导，f < 0.001，过渡是温和的，而在相反的状态下是尖锐的。对于强导电性（f > 0.1），Pt ~ 100出现在大于注入尺度的空间尺度上。速度谱反而不太受传导的影响。f > 0.1区域影响X射线图像的外观，其中Kelvin-Helmholtz和Rayleigh-Taylor卷和细丝被洗掉。在分层系统中，弱/强湍流诱导较高的等压/绝热波动，而传导力的两种模式朝向中间等温制度。我们提供了一个一般的解析拟合适用于新的深钱德拉观测后发座。所观察到的光谱与强烈抑制的有效各向同性传导（f = 0.001）和轻度亚音速湍流（M = 0.45）（注入约250 kpc）最一致。低传导率证实了ICM中尖锐特征（冷锋、细丝、气泡）的存在，并表明冷却流可能无法通过传导平衡。

2013-10-03astro-ph.COastro-ph.HE

在模拟的星系团中，AGN喷流不能阻止热浮力不稳定性对传导的抑制

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星系团的中心必须被有效地再加热以避免冷却灾难。一种潜在的再加热机制是各向异性热传导，它可以将热能从中间半径传输到团簇中心。然而，如果场不被重新随机化，各向异性热传导驱动热浮力不稳定性（HBI），其重新定向磁场线并关闭径向热通量。我们重新审视下自旋驱动AGN喷流的影响下，在理想化的磁流体动力学模拟与各向异性热传导的热传导效率。尽管黑洞的自旋有能力定期重新定向射流，使射流引起的湍流是在一个准各向同性的方式驱动，HBI仍然有效的中央50千秒差距以外的集群，在那里的热量库是最大的。因此，如果中央活动星系核是湍流的唯一来源，传导在调节星系团内介质的冷却方面没有显着的作用。哨声波驱动的热传导饱和降低了HBI的幅度，但并不阻止它。

2022-07-22astro-ph.GAastro-ph.HE

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使用线性稳定性分析和二维和三维的非线性模拟，我们研究的物理浮力不稳定性相结合的热和相对论性（宇宙射线）等离子体，激发的应用程序的星系团。我们认为，宇宙射线的扩散很可能是缓慢的浮力时间相比，在大的长度尺度，使宇宙射线是有效的绝热。如果宇宙线压力$p_{cr}$是热压力的$\gtrsim 25 %$，并且宇宙线熵（$p_{\rm cr}/ρ^{4/3}$; $ρ$是热等离子体密度）向外减小，则宇宙射线驱动类似于恒星中史瓦西对流的绝热对流不稳定性。星系团核心的全球模拟显示，这种不稳定性通过降低宇宙射线熵梯度和驱动有效的对流和湍流混合而饱和。在团核较大半径处，热等离子体不稳定于热通量驱动的浮力不稳定性（HBI）、各向异性热传导产生的对流不稳定性和背景热传导通量。宇宙射线驱动的对流和HBI可能有助于重新分配1a型超新星在星团中产生的金属。我们的计算表明，绝热模拟的星系团可以人为地抑制热等离子体和相对论等离子体的混合;各向异性热传导允许更有效的混合，这可能有助于宇宙射线分布在整个集群体积。

2009-01-30astro-ph.COastro-ph.HE

一般大尺度B场中ADAF的结构：风和热传导的作用

Structure of ADAFs in a general large-Scale B-field: The role of wind and thermal conduction

我们研究了一般大尺度磁场中热流的结构。研究了外流和热传导对热吸积流自相似结构的重要性。我们考虑了附加的磁参数$ β_{r,φ,z}\big[= c^2_{r,φ,z}/(2 c^2_{s}) \big] $，其中$ c^2_{r,φ,z} $是柱坐标系下三个方向上的Alfv $\acute{e}$ n声速。与无风的吸积盘相比，由于风带走了吸积盘的角动量和能流，吸积盘的径向速度和自转速度都变快，但吸积盘的温度却变低。而热传导则与风的作用相反，不仅使圆盘的转速降低，而且使圆盘的径向速度和声速增大。此外，我们还研究了全球磁场对盘结构的影响。我们的数值计算结果表明，所有的磁场分量可以是重要的，他们有相当大的影响速度和垂直结构的磁盘。

2012-06-15astro-ph.HE

热传导在带激波的旋转黑洞周围相对论性热吸积流中的作用

Role of thermal conduction in relativistic hot accretion flow around rotating black hole with shock

本文自洽求解含热传导、黏性和冷却的相对论性低角动量吸积流方程，刻画旋转黑洞周围驻激波的参数边界，并给出临界传导参数随黑洞自旋和黏度的变化规律。

2024-08-05astro-ph.HE

星系团日冕的蒸发和生存I：包括饱和的各向同性热传导的有效性

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模拟了星系团内热星际介质气体在冲压压力和热传导作用下的演化过程。在ICM的密度和温度下，ICM电子的平均自由程与星系的大小相当，因此电子可以有效地将热量从热的ICM传递到较冷的ISM。在我们的模拟中，星系团由暗物质晕和热气日冕组成，被嵌入一个类似于ICM的“风洞”中。在本文中，我们假设热传导是各向同性的，并包括饱和的影响。我们发现，当热量从ICM传递到ISM时，较冷的较致密的ISM膨胀并蒸发。这个过程明显快于气体损失由于冲压压力剥离;对于我们的标准模型星系的蒸发时间是$160$百万年，而冲压压力剥离时标是$2.5$陀螺。热传导也抑制剪切不稳定性的形成，并且没有剥离的ISM尾部，因为ISM在尾部形成之前蒸发。因此，在星系群和星系团环境中观测长寿命的X射线发射日冕和冲压压力剥离的X射线尾，需要通过一些额外的物理过程抑制或抵消热传导。最有可能的过程是由于ISM和ICM中的磁场引起的各向异性热传导，我们将在本系列的下一篇文章中对此进行模拟和研究。

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各向异性压力下的电阻热吸积流

Resistive Hot Accretion Flows with Anisotropic Pressure

由于带电粒子在热吸积流中的碰撞平均自由程可以明显大于典型的吸积流的长度尺度，气体压力对磁场线是各向异性的。对于这样一个大的碰撞平均自由程，电阻耗散也可以在热吸积流中起关键作用。本文研究了各向异性压力下的热吸积流动力学。我们提出了一组自相似的解决方案，其中的流量变量被假定为一个函数的半径。结果表明，径向速度、旋转速度和声速随各向异性压力的增大而增大。如果考虑电阻耗散，则入流速度和声速的增加更为显著。我们发现这种变化依赖于场强。结果表明，当各向异性压力强度为0.1时，电阻加热是各向异性压力做功加热的$10\%$。当各向异性压力的强度降低时，该值变得更高。磁盘温度的增加可以导致这种流动中的电子的加热和加速。它有助于我们解释银河系中心Sgr A* 耀斑等现象的起源。

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2024-01-10astro-ph.HEphysics.plasm-ph

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2013-04-24astro-ph.HE

热传导在有双极流出的平流吸积中的作用

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2013-09-23astro-ph.GAastro-ph.HE

含热传导的热吸积流的全局跨声速解

Global Transonic Solution of Hot Accretion Flow with Thermal Conduction

本研究针对低吸积率非旋转黑洞的低角动量热吸积流，采用饱和热传导通量与数值方法求解动力学方程，探究热传导对吸积流跨声速特性等的影响，并对比全局解与自相似解的差异，为解释盘外流提供参考。

2023-06-04astro-ph.HEastro-ph.SR

各向同性热传导能否加热最热的冷核之一？

Can Isotropic Thermal Conduction Heat One of the Hottest Cool Cores?

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相对论热等离子体中平行于磁场传播的波的流体动力学描述中的各向异性压力效应

Anisotropic pressure effects in hydrodynamic description of waves propagating parallel to the magnetic field in relativistically hot plasmas

针对各向异性压力和描述热效应的其他张量，提出了由四个物质场方程组成的具有相对论温度的新型等离子体流体力学模型的结构。提出了以浓度、速度场、平均反向相对论$γ$函子和反向相对论$γ$函子的通量为主要流体力学变量的演化方程的模型。四个类压张量（两个二阶张量和一个四阶张量）描述热效应。其中我们有粒子流的通量和反向相对论性$γ$函子的通量。高频激发被认为是解析，以跟踪其频谱中的压力类张量的各向异性的贡献。

2021-10-27astro-ph.HEphysics.plasm-ph